CN106246630B - 外控型二位二通先导式比例阀 - Google Patents

外控型二位二通先导式比例阀 Download PDF

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Abstract

外控型二位二通先导式比例阀，适用于液压控制系统，其特征是主阀设置有三个油口，主阀芯的位移由控制油口的压力油进行控制，当通过主阀芯油槽的流量与通过比例先导阀的流量相同时，一个工作油口的开口量便达到稳态；在开环控制器与反馈信号控制器之间设置电子开关，由先导位移传感器或主阀位移传感器控制；控制油口与恒压源连接，主阀的动态特性不受主阀工作油口压力的影响，阀的低压可控性、高压稳定性和动态特性得到了改善；先导油液回油箱，减小了先导级的功率。本发明结构简单、易于推广应用，适用于液压控制系统。

Description

外控型二位二通先导式比例阀
技术领域
本发明属于电液控制阀技术领域，尤其是液压系统中控制执行元件的外控型二位二通先导式比例阀。
背景技术
现有的二位二通比例阀多采用内控方式，阀的最低工作压力较高，这将造成不必要的能量损失，且阀的低压可控性差、高压稳定性低；现有的多路阀多采用压力控制，没有反馈，控制精度低，弹簧需与压力精确匹配，对弹簧加工精度要求高。在一些应用场合，如负载口独立控制系统中，当二位二通阀与液压缸回油腔连通时，液压缸回油腔的压力低，二位二通阀的响应慢，可控性差，当二位二通阀与液压缸进油腔连通时，二位二通阀工作在较高的压力工况下，需在主级与先导级之间设置减压阀降低先导级的供油压力，提高阀的稳定性；为提高阀的稳定性和阀的动态响应速度，可采用先导阀芯位移和主阀芯位移的双闭环控制原理，其存在的缺陷是阀的静动态特性完全依赖闭环控制器，先导阀和主阀中任意检测和控制环节发生故障，阀便不能正常工作。
发明内容
为了解决现有液压控制系统中的二位二通比例阀低压可控性差、高压稳定性低的问题，本发明提出一种外控型二位二通先导式比例阀。
本发明的技术方案：一种外控型二位二通先导式比例阀，包括有主阀体、主阀芯、定位弹簧、先导比例阀、比例放大器，其特征是：定位弹簧与主阀芯同轴布置在主阀体中，主阀芯与主阀体构成与外界相通的三个油口，即第一工作油口A、第二工作油口B和控制油口Pc，第一工作油口A的开启量与主阀芯的位移成正比，第一工作油口A或第二工作油口B与执行器的进油腔或回油腔连接，控制油口Pc引入恒压油；主阀芯左端面C1的面积等于主阀芯中间面C2的面积和主阀芯右端面C3的面积之和；主阀芯上设置有第一油孔P1、第二油孔P2、油槽K，外部控制油经主阀体上的控制油口Pc进入主阀体的第二容腔f中，并经过主阀芯中的第一油孔P1进入第二油孔P2中，再经过油槽K进入主阀体与主阀芯形成的第一容腔e中，第一容腔e中的压力油经第一流道L1进入先导比例阀的进油口，先导比例阀的出油口经第二流道L2与油箱T连接；主阀芯与主阀体形成的第三容腔h与油箱T连接。
第一工作油口A或第二工作油口B与执行器的进油腔或回油腔连接，即包含有下述4种方式：
1、油口A与执行器的进油腔；
2、油口A与执行器的回油腔连接；
3、油口B与执行器的进油腔连接；
4、油口B与执行器的回油腔连接。
所述的外控型二位二通先导式比例阀的技术方案，主阀体的一端可设置手动控制装置，手动控制装置包括手柄、杠杆、弹簧；先导比例阀可以带有位移传感器构成闭环控制或不带位移传感器；先导比例阀是连续控制的比例阀或高速开关阀。
本发明外控型二位二通先导式比例阀，主要优点体现在二位二通阀采用外部控制油进行控制，改善了二位二通阀的低压可控性、高压稳定性及动态一致性。
图1是本发明实施例1的结构原理示意图；
图2是本发明实施例2的结构原理示意图；
图3是本发明的实施例1、实施例2的阀芯结构示意图；
图中，1：阀体，2：阀芯，3：定位弹簧，4：先导比例阀，5：比例放大器，6：手动装置，7：先导位移传感器，8：先导反馈信号放大器，9：第一加法器，10：闭环控制器，11：电子开关，12：第二加法器，13：前馈控制器，e：第一容腔，f：第二容腔，h：第三容腔，A：第一工作油口，B：第二工作油口，Pc：控制油口，C1：主阀芯左端面；C2：主阀芯中间面；C3：主阀芯右端面，K：油槽，L1：第一流道，L2：第二流道；P1：第一油孔，P2：第二油孔，T：油箱。
具体实施方式
结合附图和实施方式能够对本发明的原理和结构做出进一步详细说明，本实施方式是对本发明的详细解释，并不对本发明作任何限制。
实施例1：图1所示，一种外控型二位二通先导式比例阀，包括有主阀体1、主阀芯2、定位弹簧3、先导比例阀4、比例放大器5，其特征是：定位弹簧3与主阀芯2同轴布置在主阀体1中，主阀体1、主阀芯2和定位弹簧3构成主阀；主阀芯2与主阀体1构成与外界相通的三个油口，即第一工作油口A、第二工作油口B、控制油口Pc，第一工作油口A的开启量与主阀芯2的位移成正比，第一工作油口A、第二工作油口B分别与执行器的进油腔、回油腔连接，引入恒压油；主阀芯2左端面C1的面积为主阀芯2中间面C2的面积和主阀芯2右端面C3的面积之和，手动控制装置6安装在主阀体1的另一端，手动控制装置6由手柄、支座、推杆组成。
主阀芯2结构如图3所示，主阀芯2上设置有第一油孔P1、第二油孔P2、油槽K，第一油孔P1、第二油孔P2与油槽K相互连通，外部控制油经主阀体1上的控制油口Pc进入主阀体1的第二容腔f中，并经过主阀芯2中的第一油孔P1进入第二油孔P2中，再经过油槽K进入主阀体1与主阀芯2形成的第一容腔e中，第一容腔e中的压力油经第一流道L1进入先导比例阀4的进油口，先导比例阀4的出油口经第二流道L2与油箱T连接；主阀芯2与主阀体1形成的第三容腔h与油箱T连接。
实施例2：图2中，正如实施例1所述的外控型二位二通先导式比例阀的结构与工作原理，实施例2是在实施例1的基础上是增加了先导位移传感器7、先导反馈信号放大器8、第一加法器9、闭环控制器10、电子开关11、第二加法器12、前馈控制器13；先导位移传感器7的输出端连接到先导反馈信号放大器8的输入端，先导反馈信号放大器8的输出端分别与电子开关11的控制端和第一加法器9的输入端连接，设定信号u xs同时连接到第一加法器9和前馈控制器13的输入端，第一加法器9的输出端连接到闭环控制器10的输入端；电子开关11的输入端与闭环控制器10的输出端连接，电子开关11的输出端和前馈控制器13的输出端连接到第二加法器12的输入端，第二加法器12的输出端连接到比例放大器5的输入端。
在图2中，电子开关11受先导位移传感器7的工作状态控制，在先导位移传感器7及先导反馈信号放大器8出现故障的情况下，电子开关11就自动断开，这时整个阀在前馈控制器13的控制下仍能连续比例地控制先导比例阀4。在先导位移传感器7和先导反馈信号放大器8正常工作的情况下，前馈控制器13接受设定信号u xs，并对该信号进行变换后与闭环控制器10的信号相加后输入到比例放大器5。

Claims (5)

1.外控型二位二通先导式比例阀，包括有主阀体（1）、主阀芯（2）、定位弹簧（3）、先导比例阀（4）、比例放大器（5），其特征是：定位弹簧（3）与主阀芯（2）同轴布置在主阀体（1）中，主阀芯（2）与主阀体（1）构成与外界相通的三个油口，即第一工作油口A、第二工作油口B和控制油口Pc，第一工作油口A的开启量与主阀芯（2）的位移成正比，第一工作油口A和第二工作油口B与执行器的油腔连接；控制油口Pc引入恒压油；主阀芯（2）左端面C1的面积等于主阀芯（2）中间面C2的面积和主阀芯（2）右端面C3的面积之和；主阀芯（2）上设置有第一油孔P1、第二油孔P2、油槽K，外部控制油经主阀体（1）上的控制油口Pc进入主阀体（1）的第二容腔f中，并经过主阀芯（2）中的第一油孔P1进入第二油孔P2中，再经过油槽K进入主阀体（1）与主阀芯（2）形成的第一容腔e中，第一容腔e中的压力油经第一流道L1进入先导比例阀（4）的进油口，先导比例阀（4）的出油口经第二流道L2与油箱T连接；主阀芯（2）与主阀体（1）形成的第三容腔h与油箱T连接。
2.如权利要求1所述的外控型二位二通先导式比例阀，其特征是主阀体（1）的一端设置手动控制装置（6），手动控制装置（6）包括手柄、杠杆、弹簧。
3.如权利要求1所述的外控型二位二通先导式比例阀，其特征是第一工作油口A和第二工作油口B与执行器的油腔连接包含有下述4种方式：（1）第一工作油口A与执行器的进油腔；
（2）第一工作油口A与执行器的回油腔连接；
（3）第二工作油口B与执行器的进油腔连接；
（4）第二工作油口B与执行器的回油腔连接。
4.一种外控型二位二通先导式比例阀，其特征是在权利要求1所述的二位二通先导式比例阀上增加先导位移传感器（7）、先导反馈信号放大器（8）、第一加法器（9）、闭环控制器（10）、电子开关（11）、第二加法器（12）、前馈控制器（13）；先导位移传感器（7）的输出端连接到先导反馈信号放大器（8）的输入端，先导反馈信号放大器（8）的输出端分别与电子开关（11）的控制端和第一加法器（9）的输入端连接，设定信号u xs同时连接到第一加法器（9）和前馈控制器（13）的输入端，第一加法器（9）的输出端连接到闭环控制器（10）的输入端；电子开关（11）的输入端与闭环控制器（10）的输出端连接，电子开关（11）的输出端和前馈控制器（13）的输出端连接到第二加法器（12）的输入端，第二加法器（12）的输出端连接到比例放大器（5）的输入端。
5.如权利要求4所述的外控型二位二通先导式比例阀，其特征是电子开关受先导位移传感器的工作状态控制，在先导位移传感器及先导反馈信号放大器出现故障时，电子开关自动断开，这时整个阀在前馈控制器的控制下仍能连续比例地控制先导比例阀；在先导位移传感器和先导反馈信号放大器正常工作时，前馈控制器接受设定信号u xs，并对设定信号u xs进行变换后与闭环控制器的信号相加后输入到比例放大器。
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